Экспериментальное определение коэффициента

Поверхностного натяжения

Порядок проведения опытов:

1. В бюретку наливают эталонную жидкость (например, дистиллированную воду) с известным коэффициентом поверхностного натяжения a₂, плотностью r₂ и считают число капель n ₂, в заранее заданном объёме V, затем повторяют опыт с другими объемами. Результаты заносят в таблицу.

	V1	V2	V3
Н2О
Жидкость 1
Жидкость 2

2. Затем в бюретку наливают исследуемую жидкость и просчитывают последовательно количество капель n ₁ в таких же объёмах жидкости. Результаты заносят в таблицу.

3. Величину коэффициента поверхностного натяжения и плотность для дистиллированной воды берут из справочных таблиц, при температуре опыта.

4. После определения коэффициентов поверхностного натяжения проводят статистическую обработку результатов измерений.

Примечание: плотность исследуемых жидкостей:

в колбе № 1 - 789 кг/м ³;

в колбе № 2 - 899 кг/м ³.

РАБОТА № 4. ИЗМЕРЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОВЕРХНОСТНОГО

НАТЯЖЕНИЯ МЕТОДОМ ОТРЫВА КОЛЬЦА

 

Актуальность работы:

С коэффициентом поверхностного натяжения связаны существенные характеристики жидкостей: теплота испарения, адсорбции и др. Знание коэффициента поверхностного натяжения необходимо для расчета всевозможных капиллярных явлений, для применения таких важнейших технологических процессов, как флотация руд и минералов. Поэтому измерение этой величины имеет важное научное и техническое значение. В работе используется метод, основанный на измерении силы, нужной для отрыва кольца от поверхности жидкости, с которой оно приведено в соприкосновение. Измерение силы производится с помощью динамометра (метод Жюли).

Цель работы:

Измерение коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом отрыва кольца.

Целевые задачи:

знать: коэффициент поверхностного натяжения, методы определения коэффициента поверхностного натяжения, формула Жюрена, метод отрыва кольца.

уметь: находить коэффициент поверхносного натяжения методом отрыва кольца.

План подготовки конспекта:

1. Основные теоретические сведения

2. Выяснить, что измеряется в лабораторной работе, каким методом и для чего.

2. Подготовить таблицу.

3. Записать расчётную формулу.

Вопросы для подготовки к входному тестированию:

1.Что называется силой поверхностного натяжения?

2.Определение коэффициента поверхностного натяжения и его размерность?

3. Формула Жюрена?

4. В чём суть метода отрава кольца?

Теоретические сведения

В отличие от газа, молекулы которого почти не взаимодействуют, жидкости отличаются весьма сильным взаимодействием молекул между собой. Потенциальная энергия взаимодействия превосходит кинетическую энергию тепловых движений молекул. Следствием этого является то, что жидкость сохраняет свой объем, обладает очень малой сжимаемостью и имеет характерную особенность - свободную поверхность, граничащую с газом (точнее с паром самой жидкости).

Молекулы на поверхности жидкости находятся в условиях, отличных от тех, в которых находятся молекулы внутри жидкости. Внутри жидкости каждая молекула окружена со всех сторон такими же молекулами. Поэтому силы притяжения, действующие на молекулу со стороны всех ее соседей, оказываются скомпенсированными.

Напротив, всякая молекула на поверхности окружена молекулами жидкости не со всех сторон. Поэтому сумма сил притяжения со стороны "соседей", не равна нулю: их равнодействующая направлена внутрь жидкости. На молекулы поверхностного слоя действует, следовательно, сила, стремящаяся перевести их вглубь жидкости. Благодаря этому молекулы поверхностного слоя обладают большой потенциальной энергией по сравнению с "глубинными" молекулами. Поэтому при отсутствии каких - либо сил, действующих на молекулы, кроме сил взаимодействия между ними, жидкость принимает такую форму, при которой площадь ее поверхности является минимальной при данном объеме, т.е. форму сферы. При этом максимальное число молекул находится не на поверхности, а внутри объема жидкости. В реальных условиях, однако, на жидкость действуют, кроме внутренних межмолекулярных сил, во-первых, сила тяжести и, во-вторых, сила взаимодействия между молекулами жидкости и частицами твердого тела, с которыми жидкость контактирует, например, стенками сосуда.

Действительная форма жидкости и определяется противодействием этих трех сил. Плоская поверхность жидкости объясняется тем, что силы тяжести превосходят все другие силы, действующие на жидкость. Искривление поверхности у краев сосуда, содержащего жидкость (мениск) объясняется влиянием сил взаимодействия с твердым телом. Во всех случаях площадь поверхности минимальна при данных условиях.